I 土木構造物の経済的な耐震補強技術に関する研究
研究期間：平成14年度～17年度
プロジェクトリーダー：耐震研究グループ長 常田賢一
研究担当グループ：耐震研究グループ（振動、耐震）
1. 研究の必要性
各種の土木構造物の耐震補強を実施する場合、施工の困難な橋梁基礎の補強、液状化に対する堤防の大規模な地盤改良等、現在の技術水準ではコスト面で実施上の制約が大きいため、その対処方法として構造物の全体系としての耐震性あるいは地震時変形性能を考慮することにより、合理的かつ経済的な耐震対策補強技術を開発することが必要である。
2. 研究の範囲と達成目標
本重点プロジェクト研究では、異なる構造特性、耐震性能を代表する橋梁、土工構造物（堤防・道路盛土）および下水道施設を対象として、新たな評価の視点として地震時の全体系としての耐震性あるいは変形性能に着目して、施工の困難な部位に対する全体系としての耐震補強あるいはコスト高な部位の耐震補強の低コスト化を図ることを目的として、合理的かつ経済的な耐震補強技術（設計法および施工法）の開発を行う。これらの研究の範囲において、以下の達成目標を設定した。
(1) 構造全体系を考慮した既設橋梁の耐震性能の評価法および耐震補強法の開発
1) 橋梁の地震時限界状態の信頼性設計式の開発
2) コスト低減を考慮した既設橋梁の耐震補強法の開発
(2) 簡易変形予測手法に基づく堤防の液状化対策としての地盤改良工法の設計技術の開発
(3) 地震時変形性能を考慮した道路盛土・下水道施設の経済的な耐震対策補強技術の開発
3. 個別課題の構成
本重点プロジェクト研究では、上記の目標を達成するため、以下に示す研究課題を設定した。
(1) 構造全体系の耐震性能を評価した既設道路橋の耐震補強技術に関する研究（平成14～17年度）
(2) 堤防の耐震対策合理化に関する調査（平成12～17年度）
(3) 液状化地盤上の道路盛土の耐震対策技術に関する試験調査（平成14～17年度）
(4) 下水道施設の変形に基づく液状化対策工の設計法に関する試験調査（平成14～17年度）
このうち、平成14年度は(1)、(2)、(3)の3課題を実施している。
4. 研究の成果
(1) 全体構造系の耐震性能を評価した既設道路橋の耐震補強技術に関する研究
平成14年度は、橋梁の全体構造系を考慮した耐震補強事例の調査、両端に橋台を有する既設橋梁の全体構造系としての耐震性能評価法、兵庫県南部地震により被災した橋脚の損傷度と耐力の分析による信頼性設計式の検討を行った。本研究の成果として、以下のことが明らかとなった。
1) 橋台と橋台背面地盤を含めた橋全体としての耐震性能の評価を行うことにより、より合理的に橋梁本体の地震応答特性を評価可能であることを明らかにした。
2) 318基のRC橋脚を対象に、最大地盤加速度とRC橋脚の曲げ耐力の分析により、損傷度、曲げ耐力及び最大地盤加速度の相互の関係を明らかにした。
今後は、既設橋梁の破壊形態と損傷度及び既設橋梁の耐震性評価方法、橋全体系の耐震性を向上させる橋台部の耐震補強法、長大橋に対する振動制御工法について、さらに検討を加える必要がある。
(2) 堤防の耐震対策合理化に関する調査
本研究では、以下の項目を実施し、耐震対策を行った場合の堤防の地震時沈下量予測手法の開発、および許容沈下量に基づいた堤防耐震対策工の設計法を提案した。
1) 堤防の沈下量解析法の開発：
地震波形を与えることにより堤防の沈下量を時刻歴で比較的簡便に予測できる手法を開発した。
2) 許容沈下量に基づいた堤防耐震対策工の設計法の提案：
サンドコンパクション工法改良した地盤の合理的な強度評価法を提案した。また、深層混合処理工法による格子状改良を行う場合の格子間隔について検討した。また、地盤改良域に作用する土圧外力に関する検討を行い、その設定法を提案した。
これらの成果をとりまとめて、「河川堤防の液状化対策工法設計施工マニュアル（案）」の改定原案を作成した。
(3) 液状化地盤上の道路盛土の耐震対策技術に関する試験調査
本研究では、道路盛土の液状化による盛土本体および基礎地盤の変形メカニズムを明らかにするとともに、盛土本体および盛土直下基礎地盤の耐震対策の組み合わせによる耐震対策の効果を明らかにするために、以下の項目を実施した。
1) 液状化による盛土本体と基礎地盤の変形メカニズムの分析：
動的遠心模型実験により、盛土の沈下量は、基礎地盤の液状化層厚及び盛土高さと相関が高く、沈下の主な要因は基礎地盤の体積圧縮および側方流動ならびに盛土の水平変位であることを明らかにした。
2) 盛土および基礎地盤の耐震対策工に関する検討：
盛土直下基礎地盤の締固めおよび固化、ならびに盛土本体のジオテキスタイルによる対策は盛土沈下抑制に効果があり、盛土本体の損傷を抑制するためには、盛土本体の水平変位を生じさせないことが重要であることを明らかにした。
1.1 全体構造系の耐震性能を評価した既設道路橋の耐震補強技術に関する研究
研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平14～平17
担当チーム：耐震研究グループ（耐震）
研究担当者：運上茂樹、西岡勉、三上卓、近藤益央（振動）
【要旨】
兵庫県南部地震以後、河川を横断する橋梁など施工条件の厳しい橋梁、中・長大橋において従来型の耐震補強法ではその補強対策に多額の費用を要する課題があり、より効果的、経済的な耐震補強技術の開発が求められている。本研究では、橋梁の全体構造系を考慮した耐震性能評価法の開発を目標とし、平成14年度は、橋梁の全体構造系を考慮した耐震補強事例の調査、両端に橋台を有する既設橋梁の全体構造系としての耐震性能評価法を解析的に検討した。また、橋梁の耐震性能照査に用いる信頼性設計式の開発を目標とし、兵庫県南部地震により被災したRC橋脚の損傷度、曲げ耐力、および最大地盤加速度の関係を分析した。
キーワード：既設道路橋、全体構造系、耐震性能、橋台変位拘束、被災分析
研究予算：運営交付金（治水勘定）
研究期間：平12～平17
担当チーム：耐震研究グループ（振動）
研究担当者：田村敬一、岡村未対、谷本俊輔
【要旨】
本研究は、堤防の地震時沈下量予測法の開発と許容沈下量に基づいた、より合理的な耐震対策工の設計法の提案を目的に実施するものである。
H14年度は、H13年度までに開発した地震時の天端沈下量予測法を、改良体の支持層が粘土の場合にも適用できるよう発展させた。また、固結工法および締固め工法による対策工の内部安定性について現場試験、3次元有効応力解析等により検討し、より合理的な改良地盤の強度評価法を提案した。
これらの成果をとりまとめて、「河川堤防の液状化対策工法設計施工マニュアル（案）」の改定原案を作成した。
キーワード：液状化、耐震対策、地盤改良、沈下量評価
1.3 液状化地盤上の道路盛土の耐震対策技術に関する試験調査
研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平14～平17
担当チーム：耐震研究グループ（振動）
研究担当者：田村 敬一、佐々木哲也
【要旨】
兵庫県南部地震を契機として、盛土等の土構造物についても耐震性向上が必要となっているが、耐震対策に多大な費用が必要となることから、より経済的な耐震対策法が必要とされている。このため本研究は、道路盛土の合理的で経済的な耐震対策工の設計法の提案を行うことを目的として実施するものである。平成14年度は、道路盛土の液状化による盛土本体および基礎地盤の変形メカニズム、ならびに盛土本体および盛土直下基礎地盤の耐震対策の組み合わせによる耐震対策の効果を明らかにすることを目的に、無対策盛土および対策工を施した盛土の動的遠心模型実験を行った。
その結果、(1)盛土の沈下量は、基礎地盤の液状化層厚及び盛土高さと相関が高く、沈下の主な要因は基礎地盤の体積圧縮および側方流動ならびに盛土の水平変位である、(2)盛土直下基礎地盤の締固めおよび固化、ならびに盛土本体のジオテキスタイルによる対策は盛土沈下抑制に効果がある、(3)盛土本体の損傷を抑制するためには、盛土本体の水平変位を生じさせないことが重要である、ことを明らかにした。
キーワード：道路盛土、地震、液状化、液状化対策、遠心模型実験
